Ультразвуковые уровнемеры
• Ультразвуковые бесконтактные уровнемеры осуществляют зонди- рованиерабочей зоны волнами ультразвука, т.е. волнами давления с частотой свыше 20 кГц. Расстояние до границы раздела двух сред вычисляется по формуле:
,
где – скорость ультразвуковых волн в данной среде, – время между началом излучения и прихо- дом отраженного сигнала, опреде-
ляемоеэлектронным блоком уровнемера.
41
Ультразвуковые уровнемеры
•Распространен вариант установки ультразвукового датчика в верхней части емкости. При этом сигнал проходит через воздушную среду, отражаясь от границы с твердой (жидкой) средой. Уровнемер в этом случае называется акустическим. Существует, также, вариант установки датчика в дно емкости.
•Сигнал в этом случае отражается от границы с менее плотной средой. Такой датчик называется – ультразвуковым уровнемером.
42
Ультразвуковые уровнемеры
Уровнемер акустический предназначен для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред, в том числе
взрывоопасных, агрессивных, вязких, неоднородных, выпадающих в осадок, а также сыпучих материалов
с диаметром гранул и кусков от 5 до 300 мм, при температуре контролируемой среды от минус 30 ºС до плюс 250 ºС и давлении – до 4 МПа, сред с самыми различными физическими свойствами, за исключением сильнопарящих, сильнопенящихся жидкостей и мелкодисперсных и пористых гранулированных сыпучих продуктов.
Диапазон работы ультразвуковых уровнемеров – до 25 м. Для получения точных результатов измерения жидкость должна быть равномерной по составу и иметь одинаковую
температуру.
43
Ультразвуковые уровнемеры
Основные достоинства ультразвуковых уровнемеров:
•бесконтактный;
•применим для загрязнённых жидкостей;
•реализация метода не предъявляет высоких требований к износостойкости и прочности оборудования;
•независимость от плотности контролируемой среды. Недостатки:
•большое расхождение конуса излучения;
•отражения от нестационарных препятствий (например, мешалок) могут вызвать ошибки измерения;
•звуковой сигнал не может распространяться в вакууме;
•на показания оказывают влияние: температура, влажность, давление, турбулентность, пена, пар, изменение концентрации жидкости, газовые смеси.
44
Применение
Ультразвуковой уровнемер используется для измерения уровня в закрытых емкостях и открытых резервуарах, в том числе каналах.
Факторы, приводящие к искажению результата измерения:
•Влияние поверхности жидкости (пенобразующие жидкости).
•Влияние конструкции резервуара (мешалки).
45
уровнемеры
Радарные уровнемеры – наиболее универсальные средства измерения уровня и подобно акустическим уровнемерам, используют явление отражения электромагнитных колебаний от плоскости раздела сред жидкость-газ.
От ультразвуковых бесконтактных уровнемеров их выгодно отличает
гораздо меньшая чувствительность к температуре и давлению в рабочей емкости, а также большая устойчивость к запыленности, испарениям с контролируемой поверхности, пенообразованию.
46
уровнемеры
Датчик уровня построен по принципу радиолокатора. Преимущества:
•радиоволны могут распространяться и в вакууме, на них не влияет температура, давление, влажность, пена/туман/пыль, вид материала, плотность, значение диэлектрической постоянной, химически агрессивная среда, проводимость, изменение свойств материала (комкование), наличие подвижных поверхностей;
•надёжное измерение порошкообразных материалов;
•измерение уровня жидкостей при образовании пены
в условиях повышения давления; Недостатки:
•электромагнитные волны поглощаются диэлектриками (пластмасса, стекло, бумага и т.д.);
•диэлектрическая постоянная измеряемого вещества должна быть больше 1,6;
•клейкие вещества могут вызвать отказы.
47
уровнемеров
В• настоящее время широко используются два типа микроволновых уровнемеров:
импульсные - ;
с модулированным сигналом FMCW (frequencymodulatedcontinuouswave) - .
Частота излучения - 6…95 ГГц.
48
Типы антенн
а) рупорная (коническая)
б) рупорная (коническая) с уплотнением соединения, в) параболическая, е г) стержневая, д) планарная
е) трубчатая (волноводная)
а |
б |
д |
г |
в |
49
Диапазон измерений
Для измерения уровня в резервуаре со спокойной средой верхняя граница интервала диапа- зона измерений составляет от 15 до 50 м., для резервуара с возму- щенной поверхностью (турбулент- ные условия) – от 5 до 20 м.
50